Способ обработки монокристаллов оксида цинка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 41 А 1 19) (13) И ПИСА БРЕ Е К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬС 42логр и им. А,В.Ш ьмина, В.Р.Реханян, С.Г.Сто. Аппеа сйагас- ЕпО,-.1.Р)уз, О. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО И 30 БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСЛОВ ОКСИДА ЦИНКА(57) Изобретение относится к получениюциальНых материалов электронной техн Изобретение относится к способам управления оптическими и электрофизическими свойствами монокристаллов оксида цинка и может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, монокристаллических люминофоров, широкополосных преобразователей ультразвука и т. д.Цель изобретения - получение поверхностнОго высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желто- оранжевой люминесценции.П р и м е р 1. Монокристалл оксида цинка, вьращенный гидротермальным метоуум с концентрацией примеси лития 5 10 см-, имплантируют ионами кис 3лорода с энергией 110 МэВ и дозой 1;3 1014 ион/см, Затем образец отжигают наводухе при 800 С втечение 6 ч с после 1)5 С 30 В 31/22, 29/16 2может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, люминофоров и т. д, Цель изобретения - улучшение поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желто- оранжевой люминесценции. Способ включает ионную имплантацию кислорода с энергией 3 10 - 2 10 эВ в монокристал 5, влы, предварительно легированные литием до концентрации 10 - 10 см, с последующим отжигом при 750-850 С и охлаждением со скоростью 50-150 град/ч, Способ позволяет получать слои с варьируемой толщиной и регулируемой интенсивностью люминесценции. дующим охлаждением со скоростью 150 град/ч, После такой термообработки удельное сопротивление имплантированного слоя достигает значения около 10 Ом см (удельное сопротивление исходного кристалла р= 10 Ом см), При этом глубина проникновения ионов кислорода составила 55 мкм, интенсивность желто-оранжевой ка-, тодолюминесценции энергия электронов 25 кэВ) увеличилась в 4 раза, усиление интенсивности экситон-фононного излучения в области наивысшей концентрации введенных ионов равно двум.П р и м ер 2. Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития 5 10 см.зимплантируют ионами кислорода с энергией 110 МэВ и дозой 1,3 10 4 ион/см, Затем образец отжигают на воздухе при 850 ОС в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч.Заказ 3529 Тираж 348 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Основные параметры высокоомного слоя соответствуют примеу 1,.П р и м е р 3, Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом сз концентрацией примеси лития б 10 см,имллантируютионамикислоро. дасэнергиейот 00 кэВдо 110 мэвидоэой 1,3 10 ион/см . Затем образец отиигают на воздухе при 850 С в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч. Люминесцентные и электрофизические параметры имплантированного слоя соответствуют примеру 2, глубина проникновения ионов при изменении энергии от 300 кэВ до 110 МэВ меняется от 0,5 до 55 мкм.После отжига наблюдается "осветление" имплантированной области кристалла, сопровождаемое ростом интенсивности люминесценции. Высокое совершенство кристаллической структуры полученного высокоомного слоя оксида цинка подтверждается близким по разрешению характером низкотемпературных спектров экситон-фононной люминесценции имплантируемой и неимплантируемой матрицы кристалла.Предлагаемый способ управления люминесцентными и электрофизическими свойствами монокристаллов оксида цинка может найти применение ири изготовлении акустоэлектрон н ых преобразователей различного назначения, ультрафиолетовых твердотельных лазеров для записи информации в ЭВМ и генерации лазерного излучения на кристаллах, при: разработке монокристаллических желто-оранжевых люминофоров и т. д,Основным преимуществом предлагаемого способа получения высокоомных слоев оксида цинка является возможность плавного регулирования их толщины в широких 5 пределах от 0,5 до 80 мкм (за счет применения высокоэнергетичной ионной имплантации и последующего травления кристаллов), а также наличие резкой переходной границы (например, шириной не более 3 мкм при 10 толщине слоя 55 мкм), что в совокупности сбольшимрслоя делает данный вид обработки кристаллов чрезвычайно перспективным для изготовления активных элементов акустоэлектроники. Кроме того, предлагаемый 15 способ позволяет существенно усилить экситон-фононное и желто-оранжевое излучение гидротермальных монокристаллов оксида цинка, что может быть использовано для разработки эффективных желто-оран жевых монокристаллических люминофорови повышения эффективности ультрафиолетовых лазеров.Ф о р мул а изобретен ия Способ обработки монокристаллов ок сида цинка, включающий имплантациюионов кислорода в предварительно легированный кристалл с последующим отжигом и охлаждением, отличающийся тем,что, с целью получения поверхностного высоко- ЗО омного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80,0 мкм и увеличения интенсивности экситонной и желто-оранжевой люминесценции, для обработки используют кристаллы, легированные литием до 35 концентрации 10 - 10 см , имплантациюпроводят с энергией ионов 3 10 -2 10 эВ, отжиг ведут при 50-850 С, а охлаждение - со скоростью 50-150 град/ч.